基于语音引擎的工业设备状态信息化的实现

曹云　陈宗利　袁璐

摘要：在产品的生产与调试现场中，针对各类工业设备的使用及完成状况，以信息化的形式实现了设备所处状态的语音提醒和看板展示，方便操作人员知悉产品在设备中的进展程度，同时最大限度减少设备占用以及产品加工超时引起的损耗等情况。

关键词：设备状态;电装;语音提醒;看板

中图分类号：TP302   文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）13-0201-02

1 背景

在工業生产过程中，许多工业设备都是作为单独个体而没有融入整个企业信息化运营中，其中有些设备不具备联网能力，有些因为保密等因素而限制联网，还有些设备通过厂家提供的配套信息系统进行操作，并且难以集成到现有系统上。

这些独立的工业设备作为信息化建设中的孤岛，无法高效地将运行信息展示给车间操作人员，使得部分生产加工程序无法通过信息化管控收集数据，在一定程度上造成了工序超期等待、设备长期占用，以及产品损坏、设备寿命减少等问题。间接影响了企业生产效率，增加了人力财力成本。

因此，在车间现场引入基于语音引擎的设备状态信息系统，及时将每个设备的使用与完成情况通过语音提醒和看板展示的形式告知设备操作人员，以达到降本增效的目的。

2 业务背景

2.1 产品的电装与试验设备

产品在车间的电装加工过程中，需要用到烘箱与表贴机等设备。由于某些加工步骤的需要，车间现场有许多工序存在操作人员等待设备的情况。在多个产品并行加工的情况下，操作人员在等待设备加工的同时，还需要处理其他产品的电装工作。因此时常会忙于手边的工作而疏于检查设备中的产品时间是否已经超期，从而导致车间现场会出现操作人员忘记检查产品状态，在设备中放置时间超长的问题。

产品在试验中心进行环境试验过程中，需要用到ESS、高低温箱以及综合箱等设备。由于产品在试验设备中需要按一定规律反复地进行上电与下电，尤其是在多个设备的产品并行试验情况下，操作人员往往会忽视当前产品的试验完成情况而影响后续试验与调试。

2.2 各类设备的特性

1） 电装加工过程：烘箱、表贴机等设备。

产品在设备中需要设定工作时间，各类型任务拥有对应的工作时间。操作人员需要及时获悉设备的加工完成情况，并在完成后投入下一个产品或关闭设备。

2） 试验过程：ESS、高低温箱和综合箱等设备。

产品在设备中按设定好的时间间隔进行重复的上电与下电循环，一次试验过程可能会持续几天，由于试验设备集中放在一个单独的设备机房内，其运转噪音与高温使得进入随时查看变得极为不便，因而操作人员需要随时获悉产品在设备中的运行状态，以便更好地分配任务或做出相应调整。

2.3 加工试验过程中设备的现状

目前产品在设备中运行所需的时间、状态、操作员等信息都是通过纸质记录，没有有效的提醒机制，也没有形成科学的信息化管理模式，需要依赖操作人员个人细心程度，容易出现超期、失误等现象。鉴于上述电装加工以及试验过程中各类设备使用存在的问题与现状，应当积极引入设备状态管理这种技术保障机制。

3 系统的设计与实现

3.1 业务需求分析

设备管理系统的主要信息化需求为：

1） 语音提醒需求：电装加工过程任务到期需要自动语音播报，如果没有处理将在5分钟后继续呼叫，直到操作人员将其关闭;试验过程产品每一次上电或下电都需要语音提醒，直到试验完成。

2） 任务管理需求：电装加工过程创建呼叫任务，进行查询、修改、终止和删除操作;试验过程根据上下电时间、循环次数、循环间隔等信息生成设备任务状态看板，需要进行修改、删除等维护操作。

3） 任务类型需求：针对电装过程中的不同类型任务，对应不同时间点，对任务完成要求也不同。

4） 设备管理需求：针对试验过程中每个设备的数据信息进行管理维护。

5） 日志记录管理：对每条任务的开始、执行情况、修改和删除等操作都需要自动生成日志记录。

6） 基础数据管理需求：维护呼叫对象、地点、操作用户、部门、班组、权限等信息。

通过需求分析，给出设备状态管理系统的主要业务模块，如图1所示。

3.2 系统设计

在需求分析与业务模块的基础上，对该系统进行详细设计。由于需要监听语音呼叫任务，在服务端部署监听程序必不可少，监听程序获取并执行定时语音任务;用户需要随时随地访问系统，并且便捷地进行数据操作、查看当前状态。因此该系统被设计成了客户端和Web端两大部分（系统架构设计见图2所示）。

3.2.1 Web端

Web端用来创建数据，维护并监控，展示设备的状态信息、任务的执行情况，把需要提醒的任务推送给客户端去执行。

在电装加工模块中，当有产品进入了需要定时结束的加工步骤时，工序操作人员为其创建新的任务，在系统预设的可选清单里选择相应的呼叫对象、地点、任务类型，系统根据任务类型自动关联出呼叫时间，调度人员对已创建的任务进行管理与维护，根据完成情况进行结束等操作。

在环境试验模块中，当有产品需要送进设备进行试验时，试验人员为其创建相应任务，根据该产品的试验要求在设备里对上电与下电的循环次数、间隔时间进行设定，系统根据初始时间自动计算出剩余循环任务的提醒时间，大大简化了用户操作。当设备任务创建好后，试验人员可在设备任务状态界面清晰地查看当前各个设备的工作状态情况。

3.2.2 客户端

客户端用来监测并执行Web端里推送来的任务。产品在电装加工过程中，判断其状态是否为“已终止”，对于“任务等待中”则按时对其执行呼叫提醒，对于“执行中”的任务将在随后继续呼叫直至操作人员将其终止。产品在试验过程中，客户端判断该设备当前循环轮次的状态是否已到上电或下电时间，如任务时间一到则按时执行语音提醒，并在设备状态栏亮起“红灯”。

客户端通过第三方语音库服务程序将预设的文字内容转换为语音并播放，因此需要同时启动语音库服务，见图3所示。

3.3 系统的实现与应用价值

该系统Web端为B/S架构，前端采用基于Javascript的MiniUI框架开发，后台采用Java EE的SSH （Struts + Spring + Hibernate） 组合框架开发，数据库为Oracle 11g，可以方便地满足各操作人员在身旁的计算机前访问;系统的客户端为C/S架构，为Java开发的语音自动执行软件，需要在连有音箱广播设备的计算机上保持开启状态。

目前系统已在某军工单位电装车间和试验中心部署应用，通过用户积极的使用以及良好的反馈，该系统日渐成熟，很好地实现了生产过程中的定时呼叫提醒，提高了车间操作人员的工作效率。相信在日后持续优化并结合工作实际，该系统也可以在其它部门发挥类似的功效和用途，为越来越多的员工在科研生产上创造便捷。

4 结束语

在生产过程中引入基于语音引擎的工业设备状态管理系统，很大程度改善了现有的设备运行管理机制，其高效的語音呼叫执行能力与清晰直观的设备看板展示使得操作人员的日常工作更加便捷，无需将过多精力用在操心设备使用情况上，摈弃了不必要的纸质材料，节约了人力、财力与时间成本，提高了车间生产力。

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【通联编辑：谢媛媛】